摘要
集装箱在铁路系统运输过程中，由于标准集装箱承载能力有限，致使车辆载重利用率低，而且长期运输过程中箱体会出现疲劳裂纹。并且随着交通运输行业的蓬勃发展，集装箱的市场需求也逐年上升，集装箱设计效率慢的问题也急需解决。因此本文对重载集装箱模块化设计与疲劳损伤进行研究和分析，对提高重载集装箱设计效率、预防箱体在使用过程中产生疲劳失效具有重要意义，主要研究内容如下： （1）分析重载集装箱需求，结合相关行业标准及规范，确定重载集装箱设计技术目标、结构设计强度准则及疲劳损伤计算方法，并对重载集装箱结构设计要点进行分析。 （2）分析集装箱类产品零部件组成特点，使用基于结构的模块化设计方法，确定集装箱类产品模块化设计方法及模块划分方法。然后对重载集装箱整体组成方案进行整体布局，使用基于骨架模型自顶向下的设计方法，结合参数化设计技术，对重载集装箱主要模块及整体结构进行结构设计及参数设定。 （3）依照集装箱相关标准及行业规范，对重载集装箱结构进行有限元分析，包括结构强度分析和模态分析，对结构进行验证。 （4）确定疲劳分析点、材料信息及工况信息，对箱体在额定寿命内的疲劳损伤分析。然后进行轻量化优化设计，使用正交试验法对设计参数组合进行有限元分析，根据分析结果建立箱体最大变形、最大应力和箱体重量与底架各参数之间的线性回归方程。然后根据参数范围、目标函数及约束条件，建立重载集装箱轻量化设计数学模型并求解。将优化后的参数更新到重载集装箱模型中，验证了强度和疲劳寿命符合设计要求，降低箱体重量，实现轻量化设计。 （5）使用Pro/TOOKIT二次开发工具包，结合数据库技术、局域网文件传输技术及MATLAB混合编程技术，开发出了在Creo辅助应用程序，并对模块化设计模块库、疲劳损伤分析及轻量化参数优化设计程序并验证。 综上所述，本文对重载集装箱模块化设计技术及疲劳分析方法进行了理论分析和应用，并开发了模块化设计、疲劳分析及轻量化设计相关辅助程序，能够有效的提高集装箱设计及分析效率，具有良好工程实用价值。
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